Карбонске киселине (Х2ЦО3) својства, употреба и значај

Тхе карбонска киселина, раније позната као ваздушна киселина или ваздушна киселина, она је једина неорганска киселина угљеника и има формулу Х2ЦО3.

Соли карбонских киселина се називају бикарбонати (или хидрогенкарбонати) и карбонати (база података о људској метаболизму, 2017). Његова структура је приказана на слици 1 (ЕМБЛ-ЕБИ, 2016).

Речено је да угљен-киселину ствара угљен-диоксид и вода. Угљенична киселина се јавља само кроз соли (карбонати), киселинске соли (хидроген карбонати), амине (карбаминске киселине) и киселинске хлориде (карбонил хлорид) (МеСХ, 1991)..

Једињење се не може изоловати као чиста или чврста течност, јер су производи његовог разлагања, угљен диоксид и вода много стабилнији од киселине (Роиал Социети оф Цхемистри, 2015).

Угљендна киселина се налази у људском телу, ЦО2 присутан у крви се комбинира са водом да би се формирала угљена киселина, која се затим испушта као гас у плућима..

Налази се иу стенама и пећинама где се кречњаци могу растопити. Х2ЦО3 се такође може наћи у угљу, метеоритима, вулканима, киселим кишама, подземним водама, океанима и биљкама (карбонска киселина Формула, С.Ф.).

Индек

• 1 Угљене киселине и карбонатне соли
• 2 "Хипотетички" угљен диоксид и водена киселина
• 3 Физичка и хемијска својства
• 4 Усес
• 5 Важност
• 6 Референце

Угљене киселине и карбонатне соли

Угљена киселина се формира у малим количинама када се анхидрид, угљен диоксид (ЦО2) раствара у води.

ЦО2 + Х2О ЦО Х2ЦО3

Доминантне врсте су једноставно хидратизовани молекули ЦО2. Може се сматрати да је карбонска киселина дипротична киселина из које се могу формирати две серије соли, наиме хидроген карбонати, или бикарбонати, који садрже ХЦО3- и карбонате, који садрже ЦО32.-.

Х2ЦО3 + Х2О 3 Х3О + + ХЦО3-

ХЦО3- + Х2О 3 Х3О + + ЦО32-

Међутим, кисело-базно понашање карбонске киселине зависи од различитих брзина неких од укључених реакција, као и од њене зависности од пХ система. На пример, при пХ нижем од 8, главне реакције и њихова релативна брзина су следеће:

• ЦО2 + Х2О ЦО Х2ЦО3 (споро)
• Х2ЦО3 + ОХ- ⇌ ХЦО3- + Х2О (брзо)

Изнад пХ 10, важне су следеће реакције:

• ЦО2 + ОХ- ⇌ ХЦО3- (споро)
• ХЦО3- + ОХ- 32 ЦО32- + Х2О (брзо)

Између пХ вредности 8 и 10, све горе наведене равнотежне реакције су значајне (Зумдахл, 2008).

"Хипотетички" угљен диоксид и водена киселина

До релативно недавно, научници су били убеђени да угљендна киселина не постоји као стабилан молекул.

У часопису Ангевандте Цхемие, немачки истраживачи увели су једноставну пиролизну методу за производњу гасне фазе угљене киселине која је омогућила спектроскопску карактеризацију гасне фазе угљене киселине и њеног монометил естера (Ангевандте Цхемие Интернатионал Едитион, 2014).

Карбонска киселина постоји само мали део секунде када се угљендиоксид раствара у води пре него што постане мешавина протона и бикарбонатних аниона..

Упркос свом кратком животу, угљендна киселина даје трајни утицај на Земљину атмосферу и геологију, као и на људско тело..

Због кратког вијека трајања, детаљна кемија угљичне киселине је прикривена у мистерију. Истраживачи попут Беркелеи Лаб-а и Калифорнијског универзитета Беркелеи помажу да се овај вео подигне кроз низ јединствених експеримената.

У својој најновијој студији, они су показали како се гасовити молекули угљен-диоксида солватирају водом да би иницирали хемију протонског трансфера која производи угљен-киселину и бикарбонат (Иаррис, 2015).

1991. године научници у НАСА-ином Центру Годдард Спаце Флигхт (УСА) успели су да направе чврсте узорке Х2ЦО3. То су учинили излагањем смрзнуте смјесе воде и угљичног диоксида високотонском зрачењу протона, а затим загријавањем да се уклони вишак воде.

Карбонска киселина која је остала карактеризирана је инфрацрвеном спектроскопијом. Чињеница да је угљена киселина припремљена зрачењем чврсте мешавине Х2О + ЦО2, или чак и самим зрачењем сувог леда.

То је довело до сугестија да се Х2ЦО3 може наћи у свемиру или на Марсу, гдје се налазе сладоледи Х2О и ЦО2, као и космичке зраке (Кханна, 1991)..

Физичке и хемијске особине

Угљенична киселина постоји само у воденом раствору. Није било могуће изоловати чисто једињење. Ово решење се лако препознаје, јер има ефлувесценцију гасовитог угљендиоксида који излази из водене средине.

Има молекулску масу од 62,024 г / мол и густину од 1,668 г / мл. Угљенична киселина је слаба и нестабилна киселина, која се делимично дисоцира у води у водониковим јонима (Х +) и бикарбонатним јонима (ХЦО3-) чија је пКа 3,6.

Као дипротична киселина, она може да формира два типа соли, карбонате и бикарбонате. Додавање базе вишку угљене киселине даје бикарбонатне соли, док додавање вишка базе карбонској киселини даје карбонатне соли (Национални центар за биотехнолошке информације., 2017).

Карбонска киселина се не сматра токсичним или опасним и присутна је у људском телу. Међутим, излагање високим концентрацијама може иритирати очи и респираторни тракт.

Усес

Према Мицхелле МцГуире Нутриционистичке науке, иУгљена киселина се налази у ферментисаним намирницама у облику отпада који настају од бактерија које се хране распадањем хране.

Гасни мјехурићи произведени у храни су обично угљични диоксид угљичне киселине и знак да храна хране ферментацију. Примери најчешће унесених ферментисаних намирница су соја сос, мисо супа, кисели купус, корејски кимчи, темпех, кефир и јогурт.

Ферментисана зрна и поврће такође садрже корисне бактерије које могу да контролишу потенцијално патогене микроорганизме унутар вашег црева и да побољшају производњу витамина Б-12 и К.

Карбонска киселина, раствор угљен-диоксида или дихидрогенкарбонат се формира током процеса карбонације воде. Задужен је за шумећи аспект безалкохолних пића и безалкохолних пића, као што је наведено у Речнику науке о храни и технологији.

Угљена киселина доприноси високој киселости соде, али је садржај рафинисаног шећера и фосфорне киселине главни одговорни за наведену киселост (ДУБОИС, 2016).

Угљенична киселина се такође користи у многим другим областима, као што су фармацеутски производи, козметика, ђубрива, прерада хране, анестетици итд..

Значај

Угљена киселина се обично налази у води океана, мора, језера, ријека и кише јер се формира када угљични диоксид, који је широко распрострањен у атмосфери, долази у контакт с водом..

Чак је и присутан у леду глечера, иако у мањим количинама. Угљенична киселина је веома слаба киселина, иако може допринети ерозији током времена.

Повећање угљен-диоксида у атмосфери изазвало је стварање више угљен-диоксида у океанима и делимично је одговорно за благо повећање киселости океана током последњих стотину година.

Угљен диоксид, отпадни производ ћелијског метаболизма, налази се у релативно високој концентрацији у ткивима. Диференциран је у крв и одлази у плућа да би се елиминисао са исцрпљеним ваздухом.

Угљен диоксид је много растворнији од кисеоника и лако се дифундира у црвене крвне ћелије. Реагује са водом да формира угљену киселину, која се при алкалном пХ крви јавља углавном као бикарбонат (Роберт С. Сцхвартз, 2016).

Угљен диоксид улази у крв и ткиво јер је локални парцијални притисак већи од парцијалног притиска у крви који тече кроз ткива. Како угљични диоксид улази у крв, он се комбинира с водом и твори угљичну киселину која се дисоцира у водикове ионе (Х +) и бикарбонатне ионе (ХЦО3-)..

Природна конверзија угљичног диоксида у угљичну киселину је релативно спор процес. Међутим, карбонска анхидраза, протеински ензим присутан у црвеним крвним зрнцима, катализира ову реакцију довољно брзо да се постигне у само дјелићу секунде..

ЦО2 + Х2О ЦО Х2ЦО3

Будући да је ензим присутан само унутар црвених крвних зрнаца, бикарбонат се акумулира у много већој мјери у црвеним крвним зрнцима него у плазми.

Способност крви да транспортује угљен диоксид као бикарбонат је побољшана системом јонског транспорта у мембрани црвених крвних зрнаца који истовремено помера јон бикарбоната из ћелије у плазму у замену за хлоридни јон.

Истовремена размена ових двају јона, позната као размена хлорида, омогућава да се плазма користи као место за складиштење бикарбоната без промене електричног набоја плазме или црвених крвних зрнаца.

Само 26 процената укупног садржаја угљен-диоксида у крви постоји као бикарбонат унутар црвених крвних зрнаца, док 62 посто постоји као бикарбонат у плазми; међутим, већина бикарбонатних јона се прво производи у ћелији, а затим транспортује у плазму.

Обрнута секвенца реакција се дешава када крв стигне до плућа, где је парцијални притисак угљендиоксида нижи него у крви. Реакција катализована карбонатном анхидразом се обрће у плућима, где се бикарбонат претвара у ЦО2 и омогућава његово избацивање (Неил С. Цхерниацк, 2015).

Референце

1. Ангевандте Цхемие Интернатионал Едитион. (2014, 23. септембар). Царбониц Ацид - Анд Иет Екистс! Добављено из цхемистривиевс.орг.
2. Формула карбонске киселине. (С.Ф.). Рецоверед фром софтсцхоолс.цом.
3. ДУБОИС, С. (2016, 11. јануар). Царбониц Ацид ин Фоодс. Преузето са ливестронг.цом.
4. ЕМБЛ-ЕБИ (2016, 27. јануар). карбонска киселина. Опорављено од еби.ац.ук.
5. Хуман Метаболоме Датабасе. (2017, 2. март). Карбонска киселина. Преузето са хмдб.ца. 
6. Кханна, М. М. (1991). Инфрацрвене и масене спектралне студије протонског зраченог Х2О + ЦО2 леда: Доказ за карбонску киселину. Спецтроцхимица Ацта Дио А: Молекуларна спектроскопија Волумен 47, Издање 2, 255-262. Преузето са сциенце.гсфц.наса.гов.
7. (1991). Царбониц Ацид. Преузето са нцби.нлм.них.
8. Национални центар за биотехнолошке информације ... (2017, 11. март). ПубЦхем Цомпоунд Датабасе; ЦИД = 767. Преузето са пубцхем.нцби.нлм.них.гов.
9. Неил С. Цхерниацк, е. а. (2015, 20. март). Хуман респиратори Рецоверед фром британница.цом.
10. Роберт С. Сцхвартз, Ц.Л. (2016, 29. април). Крв. Рецоверед фром британница.цом.
11. Краљевско хемијско друштво. (2015). Карбонска киселина. Преузето са: цхемспидер.цом.
12. Иаррис, Л. (2015, 16. јун). Унравелинг тхе Мистерије карбонске киселине. Преузето са: невсцентер.лбл.гов.
13. Зумдахл, С.С. (2008, 15. август). Окиацид Преузето са: британница.цом.